電傳動控制基礎(chǔ)第四章相控調(diào)壓調(diào)速演示文稿

電傳動控制基礎(chǔ)第四章相控調(diào)壓調(diào)速演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有47頁\編輯于星期日優(yōu)選電傳動控制基礎(chǔ)第四章相控調(diào)壓調(diào)速現(xiàn)在是2頁\一共有47頁\編輯于星期日以起動過程為例:起動時電力機車速度為0，牽引電動機轉(zhuǎn)速為0牽引電動機的反電勢E=Cen=0若進行滿壓起動，將產(chǎn)生很大的起動電流10倍額定電流限制起動電流，進行變阻起動或降壓起動降壓起動過程：

v=0n=0E=0U=IdRId=U/R電壓升至第六級：從a點起動

F>WnEId現(xiàn)在是3頁\一共有47頁\編輯于星期日§4.26G型電力機車主電路橋式整流：變壓器的容量發(fā)揮充分，結(jié)構(gòu)簡化兩段半控橋相控?zé)o級調(diào)壓：起動、調(diào)速平滑半集中式供電：電機之間負(fù)載分配較均勻取消了調(diào)壓開關(guān)：主電路簡單、開關(guān)電器動作減少一、特點現(xiàn)在是4頁\一共有47頁\編輯于星期日T1T2T3T4D1D2D3D4M1M2M3RM4RM3RM1M4M5M6RM2現(xiàn)在是5頁\一共有47頁\編輯于星期日

低壓調(diào)壓調(diào)節(jié)RM1，封鎖RM2D3、D4續(xù)流Ud：0~0.5Ud0=450VRM1滿開放，調(diào)節(jié)RM2

Ud：0.5Ud0~Ud0=900V問題：0-900V調(diào)壓，用一段橋式電路是否可以實現(xiàn)，且主電路簡單？為何用兩段橋式電路？

高壓調(diào)壓二、調(diào)壓原理現(xiàn)在是6頁\一共有47頁\編輯于星期日§

4.3功率因數(shù)與功率系數(shù)問題實現(xiàn)端電壓平滑調(diào)節(jié)，減少電流沖擊，較好利用粘著力獲得機車工作范圍內(nèi)的任意牽引力和速度更好地利用機車的慣性取消笨重的有觸點式調(diào)壓開關(guān)晶閘管整流實現(xiàn)無級調(diào)速的優(yōu)點：晶閘管整流實現(xiàn)無級調(diào)速的缺點：功率因數(shù)低和諧波分量較高現(xiàn)在是7頁\一共有47頁\編輯于星期日功率因數(shù)概念：

一般正弦交流電路：U、I均為正弦功率因數(shù)：電壓與電流之間相位角的余弦cos

電力機車：I發(fā)生畸變?yōu)榫匦尾?/p>

機車整流電路的功率系數(shù)

=機車牽引變壓器高壓側(cè)有功功率機車牽引變壓器高壓側(cè)視在功率=P/S=Pd/S現(xiàn)在是8頁\一共有47頁\編輯于星期日功率系數(shù)概念：=P/S=U1I1fcos1U1I1=I1fI1=cos1cos1

：電流畸變系數(shù)

cos1

：基波電壓與基波電流之間的相位移系數(shù)

現(xiàn)在是9頁\一共有47頁\編輯于星期日不可控整流電路：SS1Mu~i~Idi~u~tidIdt現(xiàn)在是10頁\一共有47頁\編輯于星期日不可控整流電路：SS1牽引變壓器高壓側(cè)電流與電壓同相位

cos1=1

S=U1I1=KU2?(Id/K)Ud=

22/?U2S=22UdId=22Pd=Pd/S=22PdPd=22=0.9=P

/S=U1I1fU1I1=I1fI1=0.9現(xiàn)在是11頁\一共有47頁\編輯于星期日半控整流電路：idIdtcos1=cos/2電流有畸變?nèi)齻€臺階i~u~tMu~i~Id現(xiàn)在是12頁\一共有47頁\編輯于星期日全控整流電路：idIdtcos1=cos電流有畸變兩個臺階Mu~i~Idi~u~t現(xiàn)在是13頁\一共有47頁\編輯于星期日提高功率因數(shù)的方法利用特殊控制方法不對稱觸發(fā)扇形控制PWM控制多段橋順序控制現(xiàn)在是14頁\一共有47頁\編輯于星期日i~u~ti~u~t全控橋：存在電壓和電流反向階段電網(wǎng)吸收能量半控橋：不存在電壓和電流反向階段

不對稱觸發(fā)現(xiàn)在是15頁\一共有47頁\編輯于星期日i~u~tiT1tiT2tiT3tiT4tMu~i~IdT1T2T4T3T1、T2：晶閘管工作在時，T1觸發(fā)導(dǎo)通在+，T2觸發(fā)導(dǎo)通T3、T4：二極管工作在網(wǎng)壓過零時導(dǎo)通現(xiàn)在是16頁\一共有47頁\編輯于星期日Mu~i~IdT1T2D3D4u~ti~tt=晶閘管導(dǎo)通t=晶閘管截止若

=電流基波分量與電源電壓同相位cos=1

扇形控制現(xiàn)在是17頁\一共有47頁\編輯于星期日

PWM控制eSeCeC：載波eS：正弦調(diào)制波調(diào)節(jié)輸出電壓：改變脈沖寬度改變脈沖次數(shù)可以消除低次諧波udi~現(xiàn)在是18頁\一共有47頁\編輯于星期日

多段橋順序控制T1T3T2T4T5T6D5D6D1D2a1x1a2x2o6G：兩段半控橋順序控制SS4：三段半控橋順序控制三段繞組：a1oox11/4U2

a2x21/2U2現(xiàn)在是19頁\一共有47頁\編輯于星期日Ud第一段：控制半控橋D1D2T1T2

T3T4T5T6都封鎖

Ud=0~?Ud0第二段：T1T2滿開放控制T3T4Ud=?~?Ud0第三段：T5T6滿開放控制T1T2Ud=?~?Ud0第四段：T1T2T5T6滿開放控制T3T4Ud=?~1Ud0負(fù)載轉(zhuǎn)移：T1T2T3T4封鎖

T5T6滿開放現(xiàn)在是20頁\一共有47頁\編輯于星期日1：全控橋2：半控橋3：兩段半控4：四段半控01UdUd012340.9結(jié)論：段數(shù)越多功率因數(shù)越高現(xiàn)在是21頁\一共有47頁\編輯于星期日§

4.46G電子控制系統(tǒng)6G：恒流單閉環(huán)自動控制系統(tǒng)PI被控對象電機電流IREF6G：轉(zhuǎn)向架控制牽引制動控制現(xiàn)在是22頁\一共有47頁\編輯于星期日+24Ve0給定積分器比例調(diào)節(jié)器電流限制環(huán)節(jié)IRefPIMAXM~RM1~RM2移相及脈沖形成相位差1800UC1移相及脈沖形成相位差1800UC2eCeC現(xiàn)在是23頁\一共有47頁\編輯于星期日6G機車控制基本過程

給出指令信號e0

基準(zhǔn)電流組件IRef給定積分器限制電流的上升率和下降率比例調(diào)節(jié)器避免機車發(fā)生空轉(zhuǎn)電流限制環(huán)節(jié)限制電機的最大電流電流調(diào)節(jié)器PIeC

連續(xù)調(diào)節(jié)器UC1UC2

晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)RM1RM2

現(xiàn)在是24頁\一共有47頁\編輯于星期日§

4.5典型電路分析晶閘管觸發(fā)系統(tǒng)：一、交直疊加移相電路Uc

移相

脈沖形成

功放阻容移相單結(jié)晶體管移相功率不大的整流裝置觸發(fā)系統(tǒng)不經(jīng)脈沖變壓器直流與交流疊加移相鋸齒波與直流疊加移相大功率電力機車觸發(fā)系統(tǒng)經(jīng)脈沖變壓器現(xiàn)在是25頁\一共有47頁\編輯于星期日6G：交直流電壓串聯(lián)疊加移相u網(wǎng)u1LRCR2urur’+-uc+24VT1現(xiàn)在是26頁\一共有47頁\編輯于星期日R、L、C串聯(lián)諧振：uL和uC相互抵消uR=uuLRCuLuRuCuLuCuR=u電流可以用改變電阻R值的方法來調(diào)節(jié)電流改變了，電容的端電壓也變化1.同步電路——串聯(lián)諧振電路6G現(xiàn)在是27頁\一共有47頁\編輯于星期日6G：u網(wǎng)

=umsintu網(wǎng)同步變壓器tu網(wǎng)uc(ur)u網(wǎng)u1tu1(反相)串聯(lián)諧振電路uc(滯后u190o)ur(實際超前網(wǎng)壓90o)R、L、C兼有濾波作用現(xiàn)在是28頁\一共有47頁\編輯于星期日RLC串聯(lián)諧振電路特點：改變電阻R可以調(diào)節(jié)電容的端電壓電容的端電壓UC比電源電壓滯后90°從電容端取輸出電壓RLC電路起到濾波作用現(xiàn)在是29頁\一共有47頁\編輯于星期日采用同步電壓和可調(diào)直流電壓相疊加改變輸出電壓“0”態(tài)相位改變脈沖相位ur：同步余弦電壓uc：直流控制電壓ub=ur+uc=Urmcost+Uc6G：ur=7.5costuc=+7.5-7.5V2.交直疊加移相電路現(xiàn)在是30頁\一共有47頁\編輯于星期日u網(wǎng)urttub7.5Vtubtub-7.5V180°90°

當(dāng)uc=7.5Vub=7.5cost+7.5=0

cost=－1t=180°

當(dāng)uc=0ub=7.5cost+0=0

cost=0t=90°

當(dāng)uc=-7.5Vub=7.5cost－7.5=0

cost=1t=0°結(jié)論：當(dāng)uc從7.5V變到－7.5V時，ub=0的相位從180°變到0°現(xiàn)在是31頁\一共有47頁\編輯于星期日交直疊加移相電路的特點：優(yōu)點：主電路輸出電壓Ud與控制電壓Uc具有線性關(guān)系ur和uc相交時：Urmcos=Uccos=Uc/Urm半控：Ud=Ud0(1+cos)/2Ud與Uc具有簡單的線性關(guān)系全控：Ud=Ud0cosUd=Ud0UrmUcUd=Ud02UrmUc+Ud02缺點：電源電壓波動和波形畸變會影響控制角的變化現(xiàn)在是32頁\一共有47頁\編輯于星期日D3T2R20T4R22R26R24T6R28C9R30R32+24V12

脈沖形成電路二、脈沖形成及整形電路現(xiàn)在是33頁\一共有47頁\編輯于星期日脈沖形成：輸入端為低電平：T4截止T6導(dǎo)通無輸出脈沖輸入正脈沖：T4導(dǎo)通T6截止C充電：+24VR28C9R30

輸出一個正尖脈沖

12：換相角限制在換相期間不會有觸發(fā)脈沖產(chǎn)生現(xiàn)在是34頁\一共有47頁\編輯于星期日

脈沖整形電路——單穩(wěn)觸發(fā)電路D9R34T8R38T10R40C15R44R46+24VR36D11R481.5ms現(xiàn)在是35頁\一共有47頁\編輯于星期日脈沖整形：當(dāng)無輸入信號時：T10導(dǎo)通T8截止無輸出脈沖C充電完畢左+右當(dāng)輸入尖脈沖信號時：T8導(dǎo)通

D11截止T10截止輸出高電平C放電再反向充電：+24VR46T8右+左D11導(dǎo)通T10導(dǎo)通T8截止輸出低電平結(jié)論：輸出矩形脈沖的寬度和幅值與輸入脈沖的形狀和幅值無關(guān)

6G觸發(fā)脈寬1.5msT現(xiàn)在是36頁\一共有47頁\編輯于星期日T1T2D1D2防止換流期間，晶閘管不導(dǎo)通，造成整流電壓中斷換流期間：

D1、D2、T1同時導(dǎo)通

T2的陽極電壓為零6G：換相角限制環(huán)節(jié)正限制電壓發(fā)生器三、換相角限制環(huán)節(jié)現(xiàn)在是37頁\一共有47頁\編輯于星期日換相角限制電路R2T1R3R4R5T2R6C1R8R7+24VT3D1312R10R11R1C2R12D276AB現(xiàn)在是38頁\一共有47頁\編輯于星期日換相限制工作原理：當(dāng)A點的電壓從正變?yōu)樨?fù)，B從負(fù)變?yōu)檎龝r：T1截止T2延時導(dǎo)通T3延時截止12輸出正信號當(dāng)A點的電壓從負(fù)變?yōu)檎?，B從正變?yōu)樨?fù)時：換相期間，T1仍截止T2導(dǎo)通T3截止12仍維持輸出正信號當(dāng)A點的電壓從負(fù)變?yōu)檎珺從正變?yōu)樨?fù)時：換相結(jié)束，T1導(dǎo)通T2延時截止T3延時導(dǎo)通12輸出負(fù)信號現(xiàn)在是39頁\一共有47頁\編輯于星期日具有脈沖信號足夠的電流電壓觸發(fā)脈沖寬度觸發(fā)脈沖與主電路電源電壓同步觸發(fā)脈沖的移相范圍應(yīng)滿足要求晶閘管觸發(fā)脈沖的基本要求：四、脈沖功率放大電路現(xiàn)在是40頁\一共有47頁\編輯于星期日窄脈沖寬脈沖連續(xù)脈沖雙脈沖脈沖列組合脈沖晶閘管觸發(fā)脈沖的形式：8K6G現(xiàn)在是41頁\一共有47頁\編輯于星期日6G：脈沖放大電路T12T14+24V24Vu~100V1.5ms16V2.9V通道Ⅰ輸入通道Ⅱ輸入輸出橋臂Ⅰ輸出橋臂Ⅱ現(xiàn)在是42頁\一共有47頁\編輯于星期日脈沖放大工作原理：T12的基極有觸發(fā)脈沖：T12導(dǎo)通T14導(dǎo)通當(dāng)T14導(dǎo)通時：電容C放電形成16V尖峰電壓電容電壓低于24V穩(wěn)壓電源輸出2.9V電壓現(xiàn)在是43頁\一共有47頁\編輯于星期日給定積分器限制電流上升率與下降率上升時間6S下降時間1S比例調(diào)節(jié)器避免大電流指令區(qū)機車發(fā)生空轉(zhuǎn)

e0:050%IREF075%1.5e0:50%1IREF75%10.5電流限制環(huán)節(jié)

Ud:0900VId:1650A1400A五、基準(zhǔn)電流形成電路現(xiàn)在是44頁\一共有47頁\編輯于星期日

基準(zhǔn)電流變化率調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)e0+A01+15V-15V+A02+A04R11

10KR13

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